ROHM BM63763S-VA/-VC：高性能电机控制逆变器IPM解析

在电机控制领域，IGBT智能功率模块（IPM）一直是核心部件之一。今天，我们就来深入了解一下ROHM的BM63763S-VA和BM63763S-VC这两款600V IGBT IPM，它们专为高速开关驱动而设计，适用于多种电机控制场景。

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产品概述

BM63763S-VA/-VC是一款集成了栅极驱动器、自举二极管、IGBT和续流二极管的智能功率模块。它采用了专为高速开关驱动优化的低开关损耗IGBT，非常适合用于洗衣机、风扇等电机的高速开关驱动。

关键特性

电路结构

• 三相DC/AC逆变器：能够实现高效的功率转换，满足电机的三相驱动需求。
• 600V/10A规格：具备较高的电压和电流承载能力，适用于AC100 - 240Vrms（直流电压小于400V）的电机驱动。

驱动与保护

• 内置自举二极管：为高侧IGBT栅极驱动器（HVIC）提供了便利，无需外部元件即可驱动高侧IGBT。
• HVIC特性：采用SOI（绝缘体上硅）工艺，具有驱动电路、高压电平转换、自举二极管电流限制和控制电源欠压锁定（UVLO）等功能。
• LVIC特性：低侧IGBT栅极驱动器（LVIC）具备驱动电路、短路电流保护（SCP）、控制电源欠压锁定（UVLO）和热关断（TSD）功能，并能输出故障信号。

其他特性

• 故障信号响应：对应SCP（低侧IGBT）、TSD和UVLO故障，方便系统进行故障诊断和处理。
• 输入接口：支持3.3V和5V线路，兼容性强。
• UL认证：文件编号E468261，符合相关安全标准。

关键规格

电气参数

• IGBT集电极 - 发射极电压（VCESAT）：典型值为1.7V。
• 续流二极管正向电压（VF）：典型值为1.5V。
• 续流二极管反向恢复时间（trr）：典型值为100ns。

温度参数

• 模块外壳温度（TC）：工作范围为 -25°C至 +100°C。
• 结温（Tjmax）：最高可达150°C。

封装规格

采用HSDIP25和HSDIP25VC封装，尺寸为38.0mm x 24.0mm x 3.5mm。

引脚配置与功能

引脚编号	引脚名称	功能
1	NC	无连接（接地电位）
2	VBU	U相浮动控制电源
3	VBV	V相浮动控制电源
4	VBW	W相浮动控制电源
5	HINU	U相高侧IGBT控制
6	HINV	V相高侧IGBT控制
7	HINW	W相高侧IGBT控制
8	HVCC	HVIC控制电源
9	GND	接地（注意1）
10	LINU	U相低侧IGBT控制
11	LINV	V相低侧IGBT控制
12	LINW	W相低侧IGBT控制
13	LVCC	LVIC控制电源
14	FO	报警输出
15	CIN	短路电流跳闸电压检测
16	GND	接地（注意1）
17	NC	无连接（注意2）
18	NW	W相低侧IGBT发射极
19	NV	V相低侧IGBT发射极
20	NU	U相低侧IGBT发射极
21	W	W相输出
22	V	V相输出
23	U	U相输出
24	P	逆变器电源
25	NC	无连接（注意2）

注意事项：

• 两个GND引脚（9和16）在IPM内部连接，建议将16引脚连接到外部15V电源的GND，另一个引脚悬空。
• NC引脚（17和25）在内部不与任何其他电位电气连接。

绝对最大额定值与推荐工作条件

绝对最大额定值

• 逆变器部分：包括电源电压、集电极 - 发射极电压、集电极电流等参数，使用时不得超过这些额定值，否则可能损坏IPM。
• 控制部分：控制电源、浮动控制电源、控制输入电压等都有相应的额定范围。
• 自举二极管部分：反向电压和结温有明确的限制。
• 系统整体：还包括自保护电源电压、模块外壳温度、存储温度和隔离电压等参数。

推荐工作条件

为了确保IPM的性能和可靠性，建议在推荐的工作条件下使用，如电源电压、控制电源、输入脉冲宽度等。

电气特性

逆变器部分

包括集电极 - 发射极饱和电压、集电极 - 发射极截止电流、续流二极管正向电压和反向恢复时间等参数。

控制部分

涉及VCC电路电流、控制输入电流、阈值电压、短路电流保护、欠压锁定和热关断等特性。

自举二极管部分

有正向电压、反向电流和反向恢复时间等参数。

机械特性与安装注意事项

机械特性

包括安装扭矩、引脚拉力、引脚弯曲强度、重量和散热片平整度等参数。

安装注意事项

• 安装时应使用M3螺丝，推荐扭矩为0.69N·m。
• 安装模块到散热片时，要注意均匀涂抹导热油脂，避免不均匀的紧固力对内部芯片或陶瓷造成损坏。
• 避免在模块和散热片之间插入散热片时因厚度和弹性模量问题对模块造成应力。

典型性能曲线与时序图

典型性能曲线

展示了自举二极管的IF - VF特性和FO引脚的VFO - IFO特性等，帮助工程师了解IPM的性能表现。

时序图

• 短路电流保护（SCP）：当SCP触发时，IGBT会在2.0µs内关闭，同时FO输出故障信号。
• 控制电源欠压锁定（UVLO）：包括LVCC和VBS的欠压锁定情况，IGBT会在相应电源电压低于阈值时关闭。
• 热关断（TSD）：监测LVIC温度，当温度超过阈值时，所有低侧IGBT会关闭。

应用示例与外部元件选择

应用示例

提供了单分流电阻驱动的应用电路示例，展示了IPM在实际应用中的连接方式。

外部元件选择

• VBU、VBV、VBW引脚：需要靠近引脚安装旁路电容和陶瓷电容，并安装齐纳二极管防止浪涌损坏。
• HVCC、LVCC引脚：同样需要安装旁路电容和陶瓷电容，以及齐纳二极管。
• P引脚：要确保平滑电容与P、N引脚之间的布线尽可能短，并安装缓冲电容。
• 控制输入引脚：布线应尽可能短，输入驱动为高电平有效，输入信号的死区时间应大于规定值。
• FO引脚：FO输出为开漏类型，需要通过电阻上拉到控制电源。
• CIN引脚：应靠近引脚安装RC滤波器，时间常数应设置为1.0 - 2.0µs。
• GND引脚：两个GND引脚内部连接，建议连接一个到外部15V电源的GND，控制GND和电源GND应在一点连接。
• NU、NV、NW引脚：单分流电阻驱动时应短接，布线应尽可能短。

操作注意事项

电源连接

• 防止电源反接，可在电源和IPM电源引脚之间安装外部二极管。

  PCB布局

• 设计低阻抗的电源线路，分离数字和模拟块的接地和电源线路，在所有电源引脚连接电容。

  接地处理

• 确保引脚电压不低于接地引脚，对于驱动感性负载的引脚，要仔细考虑可能出现的负电压情况。

  热管理

• 避免芯片结温超过最大额定值，注意降额使用。

  其他注意事项

• 注意浪涌电流、强电磁场、应用板测试、引脚短路和安装错误、未使用输入引脚等问题。

总结

ROHM的BM63763S-VA/-VC IPM以其丰富的功能、良好的性能和完善的保护机制，为电机控制应用提供了可靠的解决方案。在设计过程中，工程师需要仔细考虑其各项参数和注意事项，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用类似IPM时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。